Механізми терморегуляції. Терморегуляція людини: що це таке? Механізмом хімічної терморегуляції є харчових речовин

Регуляція температури полягає в узгодженні процесів теплопродукції (хімічна терморегуляція) і тепловіддачі (фізична терморегуляція).
Процеси теплопродукції. У всіх органах внаслідок процесів обміну речовин відбувається теплопродукція. Тому кров, яка відтікає від органів, як правило, має більш високу температуру, ніж та, що притікає. Але роль різних органів у теплопродукції різна. У стані спокою на печінку припадає близько 20% загальної теплопродукції, на інші внутрішні органи - 56%, на - 20%, при фізичному навантаженні на скелетні м'язи - до 90%, на внутрішні органи - тільки 8%.
Таким чином, потужним резервним джерелом теплопродукції є м'язи при їх скороченні. Зміна активності їх метаболізму при локомоціях - основний механізм теплопродукції. Серед різних локомоций можна виділити кілька етапів участі м'язів в теплопродукції.
1. терморегуляціонная тонус. При цьому м'язи не скорочуються. Підвищуються тільки їх тонус і метаболізм. Цей тонус виникає взагалі в м'язах шиї, тулуба і кінцівок. Внаслідок цього теплопродукція підвищується на 50-100%.
2. Тремтіння виникає несвідомо і полягає в періодичній активності високопорогових рухових одиниць на тлі теплорегуляційні тонусу. При тремтінні вся енергія спрямована лише на збільшення теплоутворення, в той час як при звичайних локомоціях частина енергії витрачається на переміщення відповідної кінцівки, а частина - на термогенез. При тремтінні теплопродукція підвищується в 2-3 рази. Тремтіння починається часто з м'язів шиї, обличчя. Це пояснюється тим, що перш за все повинен підвищитися температура крові, яка тече до головного мозку.
3. Довільні скорочення полягають у свідомому підвищенні скорочення м'язів. Це спостерігається в умовах низької зовнішньої температури, коли перших двох етапів мало. При довільних скороченнях теплопродукція може збільшитися в 10-20 разів.
Регуляція теплопродукції в м'язах довьязана з впливом а-мотонейронів на функцію і метаболізм / м'язів, в інших тканинах - симпатичної нервової системи і катехоламінів (підвищують інтенсивність метаболізму на 50%) і дією гормонів, особливо тироксину, який підвищує теплопродукції майже вдвічі.
Значна роль в термогенез ліпідів, які виділяють при гідролізі значно більше енергії (9,3 ккал / г), ніж вуглеводи (4,1 ккал / г). Особливе значення, зокрема у дітей, має бурий жир.
процеси тепловіддачі відбувається наступними шляхами - радіація, конвекція, випаровування і теплопровідність.
Радіація відбувається за допомогою інфрачервоного довгохвильового випромінювання. Для цього потрібен градієнт температур між теплою шкірою і холодними стінами і іншими предметами навколишнього середовища. Таким чином, величина радіації залежить від температури і поверхні шкіри.
Теплопровідність здійснюється при безпосередньому контакті тіла з предметами (стілець, ліжко і т.д.). При цьому швидкість передачі тепла від більш нагрітого тіла до менш нагрітого предмета визначається температурним градієнтом і їх термопровідністю. Віддача тепла цим шляхом значно (в 14 разів) збільшується при знаходженні людини в воді. Частково шляхом проведення тепло передається від внутрішніх органів до поверхні тіла. Але цей процес гальмується внаслідок низької теплопровідності жиру.
Конвекційний шлях. Повітря, що контактує з поверхнею тіла, при наявності градієнта температур нагрівається. При цьому воно стає більш легким і, піднімаючись від тіла, звільняє місце для нових порцій повітря. Таким чином воно забирає частину тепла. Інтенсивність природної конвекції може бути збільшена за рахунок додаткового руху повітря, зменшення перешкод при надходженні його до тіла (відповідним одягом).
Випаровування поту. При кімнатній температурі в роздягненою людини близько 20% тепла віддається за рахунок випаровування.
теплопровідність, Конвекція і випромінювання є пасивними шляхами тепловіддачі, засновані на законах фізики. Вони ефективні тільки при збереженні позитивного температурного градієнта. Чим менше різниця температури між тілом і навколишнім середовищем, тим менше тепла віддається. При однакових показниках або при високій температурі навколишнього середовища згадані шляху не тільки не ефективні, але при цьому відбувається нагрів тіла. У цих умовах в організмі спрацьовує тільки один механізм віддачі тепла, пов'язаний з процесами потовиділення і потовіпаровування. Тут використовуються як фізичні закономірності (витрати енергії на процес випаровування), так і біологічні (потовиділення). Охолодженню шкіри сприяє те, що для випаровування 1 мл поту витрачається 0,58 ккал. Якщо не відбувається
випаровування поту, то ефективність тепловіддачі різко знижується. М
Швидкість випаровування щоту залежить від градієнта температури і насичення водяною парою навколишнього повітря. Чим вище вологість, тим менш ефективним стає цей шлях тепловіддачі. Різко зменшується результативність тепловіддачі при перебуванні у воді або в щільному одязі. При цьому організм змушений компенсувати відсутність потовіпаровування за рахунок збільшення потовиділення.
Випаровування має два механізми: а) перспірація - без участі потових залоз б) випаровування - при активній участі потових залоз.
перспірація - випаровування води з поверхні легенів, слизових оболонок, шкіри, яка завжди волога. Це випаровування не регулюється, воно залежить від градієнта температур і вологості навколишнього повітря, його величина становить близько 600 мл / сут. Чим вище вологість, тим менш ефективний цей вид тепловіддачі.
Механізм секреції поту. Потових залоз складається з двох частин: власне залози, яка розташована в субдермальних шарі, і вивідних проток, що відкриваються на поверхні шкіри. У залозі утворюється первинний секрет, а в протоках завдяки реабсорбції формується вторинний секрет - піт.
Первинний секрет подібний плазми крові. Різниця полягає в тому, що в цьому секреті немає білків і глюкози, менше Na +. Так, в первісному поті концентрація натрію становить близько 144 нмоль / л, хлору - 104 нмоль / л. Ці іони активно абсорбуються при проходженні поту по вивідних протоках, що забезпечує абсорбцію води. Процес абсорбції багато в чому залежить від швидкості освіти і просування поту що ці процеси активні, тим більше Na + і Сl-залишається. При сильному потовиділенні в поту може залишатися до половини концентрації цих іонів. Сильне потоутворення супроводжується збільшенням концентрації сечовини (до 4 разів вище, ніж в плазмі) і калію (до 1,2 рази більше, ніж в плазмі). Сумарна висока концентрація іонів, утворюючи високий рівень осмотичного тиску, забезпечує зниження реабсорбції і виділення з потом великої кількості води.
При сильному потовиділенні може витрачатися багато NaCl (до 15-30 г / добу). Однак в організмі діють механізми, що забезпечують збереження цих важливих іонів при великому потовиділенні. Вони беруть участь в процесах адаптації, зокрема, альдостерон посилює реабсорбцію Na +.
Функції потових залоз регулюються особливими механізмами. На їх активність впливає симпатична нервова система, але медіатором тут ацетилхолін. Секреторні клітини, крім М-холінорецепторів, мають також адренорецептори, які реагують на катехоламіни кровГ. Активізація функції потових залоз супроводжується збільшенням її кровопостачання.
Кількість виділеного поту може досягати 1,5 л / год, а в адаптованих людей - до 3 л / год.
При кімнатній температурі в роздягненою людини близько 60% тепла віддається за рахунок радіації, близько 12-15% - конвекції повітря, близько 20% - випаровування, 2-5% - теплопровідності. Але це співвідношення залежить від ряду умов, зокрема від температури зовнішнього середовища.
Головну роль в регуляції процесів тепловіддачі відіграють зміни кровопостачання шкіри. Звуження судин шкіри, відкриття артеріовенозних анастомозів сприяє меншому припливу тепла від ядра до оболонки і збереженню його в організмі. Навпаки, при розширенні судин шкіри її температура може підвищуватися на 7-8 ° С. При цьому збільшується і тепловіддача.
Умовно шкіру можна назвати радіаторної системою організму. Кровотік в шкірі може змінюватися від 0 до 30% МОК. Тонус судин шкіри контролюється симпатичною нервовою системою.
Таким чином, температура тіла - баланс між процесами теплопродукції і тепловіддачі. Коли теплопродукція переважає над тепловіддачею, температура тіла підвищується і, навпаки, якщо тепловіддача вище, ніж теплопродукція, температура організму знижується.

А. Життя людини може протікати тільки у вузькому діапазоні температур.

Температура істотно впливає на перебіг життєвих процесів в організмі людини і на його фізіологічну активність. Процеси життєдіяльності обмежені вузьким діапазоном температури внутрішнього середовища, в якому можуть відбуватися основні ферментативні реакції. Для людини зниження температури тіла нижче 25 ° С і її збільшення вище 43 ° С, як правило, смертельно. Особливо чутливі до змін температури нервові клітини.

Висока температура викликає інтенсивне потовиділення, що призводить до зневоднення організму, втрати мінеральних солей і водорозчинних вітамінів. Наслідком цих процесів є згущення крові, порушення сольового обміну, шлункової секреції, розвиток вітамінного дефіциту. Допустиме зниження ваги при випаровуванні становить 2-3%. При втраті ваги від випаровування в 6% порушується розумова діяльність, а при 15-20% втрати ваги настає смерть. Систематичне дію високої температури викликає зміни в серцево-судинній системі: почастішання пульсу, зміна артеріального тиску, ослаблення функціональної здатності серця. Тривалий вплив високої температури призводить до накопичення тепла в організмі, при цьому температура тіла може підвищитися до 38-41 ° С і може виникнути тепловий удар з втратою свідомості.

низькі температури можуть бути причинами охолодження і переохолодження організму. При охолодженні в організмі рефлекторно зменшується тепловіддача і посилюється теплопродукція. Зменшення тепловіддачі відбувається за рахунок спазму (звуження) судин, збільшення термічного опору тканин організму. Тривала дія низької температури призводить до стійкого судинному спазму, порушення харчування тканин. Зростання теплопродукції при охолодженні досягається зусиллям окислювальних обмінних процесів в організмі (зниження температури тіла на 1 ° С супроводжується приростом обмінних процесів на 10 ° С). Вплив низьких температур супроводжується збільшенням артеріального тиску, об'ємом вдиху і зменшенням частоти дихання. Охолодження організму змінює вуглеводний обмін. Велике охолодження супроводжується зниженням температури тіла, пригніченням функцій органів і систем організму.

Б. Ядро і зовнішня оболонка тіла.

З точки зору терморегуляції тіло людини можна уявити що складається з двох компонентів - зовнішньої оболонки і внутрішнього ядра.

ядро- це частина тіла, яка має постійну температуру (внутрішні органи), а оболонка- частина тіла, в якій є температурний градієнт (це тканини поверхневого шару тіла товщиною 2,5 см). Через оболонку йде теплообмін між ядром і навколишнім середовищем, тобто зміни теплопровідності оболонки визначають сталість температури ядра. Теплопровідність змінюється за рахунок зміни кровопостачання і кровонаповнення тканин оболонки.

Температура різних ділянок ядра різна. Наприклад, в печінці: 37.8-38.0 ° С, в мозку: 36.9-37.8 ° С. В цілому ж температура ядра тіла людини становить 37.0 ° С. Це досягається за допомогою процесів ендогенної терморегуляції, результатом якої є стійка рівновага між кількістю виділяється в організмі в одиницю часу тепла ( теплопродукцией) І кількістю тепла, що розсіюється організмом за той же час в навколишнє середовище ( тепловіддачею).

Температура шкіри людини на різних ділянках коливається від 24.4 ° С до 34.4 ° С. Найнижча температура спостерігається на пальцях ніг, найвища - в пахвовій западині. Саме на підставі вимірювання температури в пахвовій западині зазвичай судять про температуру тіла в даний момент часу.

За усередненими даними, середня температура шкіри оголеного людини в умовах комфортної температури повітря становить 33-34 ° С. Існують добові коливання температури тіла. Амплітуда коливань може досягати 1 ° С. Температура тіла мінімальна в передранкові години (3-4 години) і максимальна в денний час (16-18 годин).

Відомо також явище асиметрії температури. Вона спостерігається приблизно в 54% випадків, причому температура в лівій пахвовій западині трохи вище, ніж у правій. Можлива асиметрія і на інших ділянках шкіри, а вираженість асиметрії більш ніж в 0,5 ° С свідчить про патологію.

В. Теплообмін. Баланс теплоутворення і тепловіддачі в організмі людини.

Процеси життєдіяльності людини супроводжуються безперервним теплоутворення в його організмі і віддачею утвореного тепла в навколишнє середовище. Обмін теплової енергії між організмом і навколишнім середовищем називаетсяp теплообміном. Теплопродукція і тепловіддача обумовлені діяльністю центральної нервової системи, що регулює обмін речовин, кровообіг, потовиділення і діяльність скелетних м'язів.

Організм людини - це саморегульована система з внутрішнім джерелом тепла, в якій в нормальних умовах теплопродукція (кількість утвореного тепла) дорівнює кількості тепла, відданого в зовнішнє середовище (тепловіддачі). Сталість температури тіла називається ізотерм. Вона забезпечує незалежність обмінних процесів в тканинах і органах від коливань температури навколишнього середовища.

Внутрішня температура тіла людини постійна (36.5-37 ° С) завдяки регулюванню інтенсивності теплопродукції і тепловіддачі в залежності від температури зовнішнього середовища. А температура шкіри людини при впливі зовнішніх умов може змінюватися у відносно широких межах.

У тілі людини за 1 годину утворюється стільки тепла, скільки потрібно, щоб закип'ятити 1 літр крижаної води. І якби тіло було непроникним для тепла футляром, то вже через годину температура тіла піднялася б приблизно на 1.5 ° С, а годин через 40 досягла б точки кипіння води. Під час важкої фізичної роботи освіту тепла збільшується ще в кілька разів. І все ж температура нашого тіла не змінюється. Чому? Вся справа саме в зрівноважуванні процесів утворення і віддачі тепла в організмі.

Провідним чинником, що визначає рівень теплового балансу, є температура навколишнього середовища. При її відхиленні від комфортної зони в організмі встановлюється новий рівень теплового балансу, що забезпечує изотермию в нових умовах середовища. Така сталість температури тіла забезпечується механізмом терморегуляції, Що включає процес теплоутворення і процес тепловиділення, які регулюються нервово-ендокринних шляхом.

Г. Поняття терморегуляції організму.

терморегуляція - це сукупність фізіологічних процесів, спрямованих на підтримку відносного сталості температури ядра організму в умовах зміни температури середовища за допомогою регуляції теплопродукції і тепловіддачі. Терморегуляція спрямована на попередження порушень теплового балансу організму або на його відновлення, якщо подібні порушення вже відбулися, і здійснюється нервово-гуморальним шляхом.

Прийнято вважати, що терморегуляція властива лише гомойотермним тваринам (до них відносяться ссавці (в тому числі людина), і птиці), організм яких має здатність підтримувати температуру внутрішніх областей тіла на відносно сталому і досить високому рівні (близько 37-38 ° С у ссавців і 40-42 ° С у птахів) незалежно від змін температури навколишнього середовища.

Механізм терморегуляції можна представити у вигляді кібернетичної самоврядуванням системи з зворотними зв'язками. Температурні коливання навколишнього повітря діють на спеціальні рецепторні освіти ( терморецептори), Чутливі до зміни температури. Терморецептори передають до центрів терморегуляції інформацію про тепловий стан органу, в свою чергу, центри терморегуляції через нервові волокна, гормони і інші біологічно активні речовини змінюють рівень тепловіддачі і теплопродукції або ділянок тіла (місцева терморегуляція), або організму в цілому. При виключенні центрів терморегуляції спеціальними хімічними речовинами організм втрачає здатність до підтримання сталості температури. Цю особливість в останні роки використовують в медицині для штучного охолодження організму під час складних хірургічних операцій на серці.

Шкірні терморецептори.

Підраховано, що у людини є приблизно 150.000 холодових і 16.000 теплових рецепторів, які реагують на зміни температури внутрішніх органів. Терморецептори розташовуються в шкірі, у внутрішніх органах, дихальних шляхах, скелетних м'язах і центральній нервовій системі.

Терморецептори шкіри є швидко адаптуються і реагують не стільки на саму температуру, скільки на її зміни. Максимальне число рецепторів знаходиться в області голови та шиї, мінімальне - на кінцівках.

Холодові рецептори менш чутливі і їх поріг чутливості дорівнює 0,012 ° С (при охолодженні). Поріг чутливості теплових рецепторів вище і становить 0,007 ° С. Ймовірно, це пов'язано з більшою небезпекою для організму саме перегрівання.

Д. Види терморегуляції.

Терморегуляцію можна розділити на два основних види:

1. Фізична терморегуляція:

Випаровування (потовиділення);

Випромінювання (радіація);

Конвекція.

2. Хімічна терморегуляція.

Скорочувальний термогенез;

Несократітельного термогенез.

фізична терморегуляція (Процес, який здійснює видалення тепла з організму) - забезпечує збереження сталості температури тіла за рахунок зміни віддачі тепла організмом шляхом проведення через шкіру (кондукция і конвекція), випромінювання (радіація) і випаровування води. Віддача постійно утворюється в організмі тепла регулюється зміною теплопровідності шкіри, підшкірного жирового шару і епідермісу. Тепловіддача в значній мірі регулюється динамікою кровообігу в теплопровідних і теплоізолюючих тканинах. З підвищенням температури навколишнього середовища в тепловіддачі починає домінувати випаровування.

Кондукція, конвекція і випромінювання є пасивними шляхами тепловіддачі, заснованими на законах фізики. Вони ефективні тільки при збереженні позитивного температурного градієнта. Чим менше різниця температури між тілом і навколишнім середовищем, тим менше тепла віддається. При однакових показниках або при високій температурі навколишнього середовища згадані шляху не тільки не ефективні, але при цьому ще відбувається і нагрів тіла. У цих умовах в організмі спрацьовує тільки один механізм віддачі тепла - потовиділення.

При низькій температурі навколишнього середовища (15 ° С і нижче) близько 90% добової тепловіддачі відбувається за рахунок теплопроведения і тепловипромінювання. У цих умовах видимого потовиділення не відбувається. При температурі повітря 18-22 ° С тепловіддача за рахунок теплопровідності і тепловипромінювання зменшується, але збільшується втрата тепла організмом шляхом випаровування вологи з поверхні шкіри. При підвищенні температури навколишнього середовища до 35 ° С тепловіддача за допомогою радіації і конвекції стає неможливою, і температура тіла підтримується на постійному рівні виключно за допомогою випаровування води з поверхні шкіри і альвеол легенів. При великій вологості повітря, коли випаровування води утруднене, може виникнути перегрівання тіла і розвинутися тепловий удар.

У людини в стані спокою при температурі повітря близько 20 ° С і сумарної тепловіддачі, що дорівнює 419 кДж (100 ккал) на годину, за допомогою радіації втрачається 66%, випаровування води - 19%, конвекції - 15% від загальної втрати тепла організмом.

Хімічна терморегуляція(Процес, що забезпечує утворення тепла в організмі) - реалізується через обмін речовин і через теплопродукцию таких тканин як м'язи, а також печінку, бурий жир, тобто шляхом зміни рівня теплоутворення - за рахунок посилення або ослаблення інтенсивності обміну речовин в клітинах організму. При окисленні органічних речовин виділяється енергія. Частина енергії йде на синтез АТФ (аденозинтрифосфат - це нуклеотид, що грає виключно важливу роль в обміні енергії і речовин в організмі). Ця потенційна енергія може бути використана організмом в подальшій його діяльності. Джерелом тепла в організмі є всі тканини. Кров, протікаючи через тканини, нагрівається. Підвищення температури навколишнього середовища викликає рефлекторне зниження обміну речовин, внаслідок цього в організмі зменшується теплоутворення. При зниженні температури навколишнього середовища рефлекторно збільшується інтенсивність метаболічних процесів і посилюється теплоутворення.

Включення хімічної терморегуляції відбувається тоді, коли фізична терморегуляція виявляється недостатньою для підтримання сталості температури тіла.

Розглянемо ці види терморегуляції.

Фізична терморегуляція:

під фізичної терморегуляцією розуміють сукупність фізіологічних процесів, які ведуть до зміни рівня тепловіддачі. Існують наступні шляхи віддачі тепла організмом в навколишнє середовище:

Випаровування (потовиділення);

Випромінювання (радіація);

Теплопроведение (кондукция);

Конвекція.

Розглянемо їх докладніше:

1. Випаровування (потовиділення):

Випаровування (потовиділення)- це віддача теплової енергії в навколишнє середовище за рахунок випаровування поту або вологи з поверхні шкіри і слизових оболонок дихальних шляхів. У людини постійно здійснюється виділення поту потовими залозами шкіри ( «відчутна», або залозиста, втрата води), зволожуються слизові оболонки дихальних шляхів ( «невідчутна» втрата води). При цьому «відчутна» втрата води організмом надає більш істотний вплив на загальну кількість віддається шляхом випаровування тепла, ніж «невідчутна».

При температурі зовнішнього середовища близько 20 ° С випаровування вологи становить близько 36 г / год. Оскільки на випаровування 1 г води у людини витрачається 0,58 ккал теплової енергії, неважко підрахувати, що шляхом випаровування організм дорослої людини віддає в цих умовах в навколишнє середовище близько 20% всього розсіюється тепла. Підвищення зовнішньої температури, виконання фізичної роботи, тривале перебування в теплоізолюючих одязі підсилюють потовиділення і воно може зрости до 500-2.000 г / ч.

Людина погано переносить порівняно невисоку температуру навколишнього середовища (32 ° С) при вологому повітрі. В абсолютно сухому повітрі людина може перебувати без помітного перегрівання протягом 2-3 годин при температурі 50-55 ° С. Погано переноситься також непроникна для повітря одяг (гумова, щільна і т.п.), що перешкоджає випаровуванню поту: шар повітря між одягом і тілом швидко насичується парами і подальше випаровування поту припиняється.

У процесу тепловіддачі за допомогою випаровування, хоча воно є лише одним із способів терморегуляції, є одне виняткове достоїнство - якщо зовнішня температура перевищує середнє значення температури шкіри, то організм не може віддавати в зовнішнє середовище тепло іншими методами терморегуляції (випромінюванням, конвекцією і кондукцией), які ми розглянемо нижче. Організм в цих умовах починає поглинати тепло ззовні, і єдиним способом розсіювання тепла стає посилення випаровування вологи з поверхні тіла. Таке випаровування можливо до тих пір, поки вологість повітря навколишнього середовища залишається менше 100%. При інтенсивному потовиділенні, високої вологості і малої швидкості руху повітря, коли краплі поту, не встигаючи випаруватися, зливаються і стікають з поверхні тіла, тепловіддача шляхом випаровування стає менш ефективною.

При випаровуванні поту наше тіло віддає свою енергію. Власне, завдяки енергії нашого тіла молекули рідини (тобто поту) розривають молекулярні зв'язки і переходять з рідкого в газоподібний стан. Енергія витрачається на розрив зв'язків, і, в результаті, температура тіла знижується. За таким же принципом працює холодильник. Він примудряється підтримувати всередині камери температуру, набагато нижчу, ніж температура навколишнього середовища. Робить він це завдяки споживаної електроенергії. А ми це робимо, використовуючи енергію, отриману від розщеплення харчових продуктів.

Знизити втрати тепла від випаровування може допомогти контроль над підбором одягу. Одяг потрібно підбирати виходячи з погодних умов і поточної активності. Не лінуйтеся знімати зайвий одяг, коли зростають навантаження. Ви будете менше пітніти. І не лінуйтеся знову її одягнути, коли навантаження припиняються. Знімайте волого і вітрозахист, якщо дощу з вітром немає, інакше одяг буде мокнути зсередини, від вашого поту. А, маючи контакт із мокрим одягом, ми втрачаємо тепло ще й теплопровідністю. Вода в 25 разів краще повітря проводить тепло. Значить, в мокрому одязі ми втрачаємо тепло в 25 разів швидше. Ось чому важливо підтримувати одяг сухою.

Випаровування ділиться на 2 види:

а) неощущаемимі перспірація (Без участі потових залоз) - це випаровування води з поверхні легенів, слизових оболонок дихальних шляхів і води, яка просочується через епітелій шкірного покриву (випаровування з поверхні шкіри йде навіть в разі, якщо шкіра суха).

За добу через дихальні шляхи випаровується до 400 мл води, тобто організм втрачає до 232 ккал на добу. При необхідності ця величина може бути збільшена за рахунок теплової задишки. Через епідерміс в середньому за добу просочується близько 240 мл води. Отже, цим шляхом організм втрачає до 139 ккал на добу. Ця величина, як правило, не залежить від процесів регуляції і різних факторів середовища.

б) Відчувається перспірація(За активної участі потових залоз) - це віддача тепла шляхом випаровування поту. В середньому за добу при комфортній температурі середовища виділяється 400-500 мл поту, отже, віддається до 300 ккал енергії. Випаровування 1 л поту у людини з масою тіла 75 кг може знизити температуру тіла на 10 ° С. Однак при необхідності обсяг потовиділення може збільшитися до 12 л на добу, тобто шляхом потовиділення можна втратити до 7.000 ккал на добу.

Ефективність випаровування багато в чому залежить від середовища: чим вище температура і нижче вологість, тим вище ефективність потовиділення як механізму віддачі тепла. При 100% вологості випаровування неможливо. При високій вологості атмосферного повітря висока температура переноситься важче, ніж при низькій вологості. У насиченому водяними парами повітрі (наприклад, в лазні) піт виділяється у великій кількості, але не випаровується і стікає з шкіри. Таке потовиділення не сприяє віддачі тепла: тільки та частина поту, яка випаровується з поверхні шкіри, має значення для тепловіддачі (ця частина поту складає ефективне потовиділення).

2. Випромінювання (радіація):

Випромінювання (радіація)- це спосіб віддачі тепла в навколишнє середовище поверхнею тіла людини у вигляді електромагнітних хвиль інфрачервоного діапазону (а \u003d 5-20 мкм). За рахунок випромінювання віддають енергію всі предмети, температура яких вище абсолютного нуля. Електромагнітна радіація вільно проходить крізь вакуум, атмосферне повітря для неї теж можна вважати «прозорим».

Як відомо, будь-який предмет, який нагрітий вище температури навколишнього середовища, випромінює тепло. Кожен відчував це сидячи біля багаття. Багаття випромінює тепло і нагріває предмети навколо. При цьому вогнище втрачає своє тепло.

Тіло людини починає випромінювати тепло, як тільки температура навколишнього середовища опускається нижче, ніж температура поверхні шкіри. Щоб запобігти втратам тепла випромінюванням, потрібно захистити відкриті ділянки тіла. Це робиться за допомогою одягу. Таким чином, ми створюємо прошарок повітря в одязі між шкірою і навколишнім середовищем. Температура цього прошарку буде дорівнює температурі тіла і втрати тепла випромінюванням зменшаться. Чому втрата тепла не припиниться зовсім? Тому що тепер нагріта одяг буде випромінювати тепло, втрачаючи його. І, навіть надівши на себе ще один шар одягу, ви не зупините випромінювання.

Кількість тепла, що розсіюється організмом в навколишнє середовище випромінюванням, пропорційно площі поверхні випромінювання (площі поверхні тіла, не покритій одягом) і різниці середніх значень температур шкіри і навколишнього середовища. При температурі навколишнього середовища 20 ° С і відносній вологості повітря 40-60% організм дорослої людини розсіює шляхом випромінювання близько 40-50% всього віддається тепла. Якщо температура навколишнього середовища перевищує середню температуру шкіри, тіло людини, поглинаючи інфрачервоні промені, що випромінюються оточуючими предметами, зігрівається.

Тепловіддача шляхом випромінювання зростає при зниженні температури навколишнього середовища і зменшується при її підвищенні. В умовах постійної температури навколишнього середовища випромінювання з поверхні тіла зростає при підвищенні температури шкіри і зменшується при її зниженні. Якщо середні температури поверхні шкіри і навколишнього середовища вирівнюються (різниця температур стає рівною нулю), то віддача тепла випромінюванням стає неможливою.

Знизити тепловіддачу організму випромінюванням можна за рахунок зменшення площі поверхні випромінювання - зміною положення тіла. Наприклад, коли собаці або кішці холодно, вони згортаються в клубок, зменшуючи тим самим поверхню тепловіддачі; коли жарко, тварини, навпаки, беруть положення, при якому поверхня тепловіддачі максимально зростає. Цього способу фізичної терморегуляції не позбавлений і людина, «згортаючись в клубок» під час сну в холодному приміщенні.

3. Теплопроведение (кондукция):

Теплопроведение (кондукция) - це спосіб віддачі тепла, який має місце при контакті, зіткненні тіла людини з іншими фізичними тілами. Кількість тепла, що віддається організмом в навколишнє середовище цим способом, пропорційно різниці середніх температур контактуючих тіл, площі контактуючих поверхонь, часу теплового контакту і теплопровідності контактує тіла.

Втрати тепла теплопровідністю виникають тоді, коли відбувається прямий контакт з холодним предметом. У цей момент наше тіло віддає своє тепло. Швидкість втрати тепла сильно залежить від теплопровідності предмета, з яким ми стикаємося. Наприклад, теплопровідність каменю в 10 разів вище, ніж деревини. Тому, сидячи на камені, ми будемо втрачати тепло набагато швидше. Ви, напевно, помічали, що сидіти на камені якось холодніше, ніж на колоді.

Рішення? Ізолювати своє тіло від холодних предметів за допомогою поганих провідників тепла. Простіше кажучи, наприклад, якщо ви подорожуєте в горах, то влаштовуючись на привал, сідайте на туристичний килимок або згорток одягу. На ніч обов'язково підкладайте під спальник туристичний килимок, відповідний погодним умовам. Або, в крайньому випадку, товстий шар сухої трави або хвої. Земля добре проводить (а значить «відбирає») тепло і сильно охолоджується вночі. Взимку не беріть металеві предмети голими руками. Використовуйте рукавички. У сильні морози від металевих предметів можна отримати місцеве обмороження.

Сухе повітря, жирова тканина характеризуються низькою теплопровідністю і є теплоизоляторами (поганими провідниками тепла). Одяг зменшує тепловіддачу. Втрати тепла перешкоджає той шар нерухомого повітря, який знаходиться між одягом і шкірою. Теплоізоляційні властивості одягу тим вище, чим дрібніше пористого її структури, яка містить повітря. Цим пояснюються хороші теплоізоляційні властивості вовняної та хутряного одягу, що дає можливість організму людини зменшити розсіювання тепла шляхом теплопровідності. Температура повітря під одягом досягає 30 ° С. І, навпаки, оголене тіло втрачає тепло, так як повітря на його поверхні весь час змінюється. Тому температура шкіри оголених частин тіла набагато нижче, ніж одягнених.

Вологий, насичений водяними парами повітря характеризується високою теплопровідністю. Тому перебування людини в середовищі з високою вологістю при низькій температурі супроводжується посиленням тепловтрат організму. Вологий одяг також втрачає свої теплоізоляційні властивості.

4. Конвекція:

Конвекція- це спосіб тепловіддачі організму, здійснюваний шляхом перенесення тепла рухомими частинками повітря (води). Для розсіювання тепла конвекцією потрібно обтікання поверхні тіла потоком повітря з більш низькою температурою, ніж температура шкіри. При цьому контактує зі шкірою шар повітря нагрівається, знижує свою щільність, піднімається і заміщається більш холодним і більш щільним повітрям. В умовах, коли температура повітря дорівнює 20 ° С, а відносна вологість - 40-60%, тіло дорослої людини розсіює в навколишнє середовище шляхом теплопроведения і конвекції близько 25-30% тепла (базисна конвекція). При збільшенні швидкості руху повітряних потоків (вітер, вентиляція) значно зростає і інтенсивність тепловіддачі (форсована конвекція).

Суть процесу конвекції лежить в наступному - наше тіло нагріває повітря поблизу шкіри; нагріте повітря легшає холодного і піднімається вгору, а його заміщає холодне повітря, який знову нагрівається, стає легше і витісняється наступною порцією холодного. Якщо нагрітий повітря не захопити за допомогою одягу, то цей процес буде нескінченним. Фактично нас гріє не одяг, а повітря, який вона затримує.

Коли дме вітер, ситуація погіршується. Вітер несе величезні порції ненагрітого повітря. Навіть коли ми одягаємо теплий светр, вітрі нічого не варто вигнати з нього тепле повітря. Те ж саме відбувається, коли ми рухаємося. Наше тіло «врізається» в повітря, і він тече навколо нас, діючи як вітер. Це теж примножує втрати тепла.

Яке рішення? Одягати вітрозахисний шар: вітровку і не продуваються штани. Не забувати про захист шиї та голови. Через активного кровообігу мозку, шия і голова - це найбільш нагріті ділянки тіла, тому втрати тепла від них дуже великі. Також, в холодну погоду потрібно уникати продуваються місць як під час руху, так і при виборі місця для ночівлі.

Хімічна терморегуляція:

Хімічна терморегуляціятеплоутворення здійснюється за рахунок зміни рівня обміну речовин (окислювальних процесів), викликаних мікровібрацією м'язів (коливаннями), що призводить до зміни освіти тепла в організмі.

Джерелом тепла в організмі є екзотермічні реакції окислення білків, жирів, вуглеводів, а також гідроліз АТФ (аденозинтрифосфат - це нуклеотид, який грає виключно важливу роль в обміні енергії і речовин в організмі; в першу чергу це з'єднання відомо як універсальне джерело енергії для всіх біохімічних процесів, що протікають в живих системах). При розщепленні поживних речовин частина звільненої енергії акумулюється в АТФ, частина розсіюється у вигляді тепла (первинна теплота - 65-70% енергії). При використанні макроергічних зв'язків молекул АТФ частина енергії йде на виконання корисної роботи, а частина розсіюється (вторинна теплота). Таким чином, два потоку теплоти - первинної та вторинної - є теплопродукцией.

Хімічна терморегуляція має важливе значення для підтримання сталості температури тіла як в нормальних умовах, так і при зміні температури навколишнього середовища. У людини посилення теплоутворення внаслідок збільшення інтенсивності обміну речовин відзначається, зокрема, тоді, коли температура навколишнього середовища стає нижче оптимальної температури, або зони комфорту. Для людини в звичайній легкому одязі ця зона знаходиться в межах 18-20 ° С, а для оголеного дорівнює 28 ° С.

Оптимальна температура під час перебування у воді вище, ніж на повітрі. Це обумовлено тим, що вода, що володіє високою теплоємністю і теплопровідністю, охолоджує тіло в 14 разів сильніше, ніж повітря, тому в прохолодній ванні обмін речовин підвищується значно більше, ніж під час перебування на повітрі при тій же температурі.

Найбільш інтенсивне теплоутворення в організмі відбувається в м'язах. Навіть якщо людина лежить нерухомо, але з напруженою мускулатурою, інтенсивність окислювальних процесів, а разом з тим і теплоутворення, підвищуються на 10%. Невелика рухова активність веде до збільшення теплоутворення на 50-80%, а важка м'язова робота - на 400-500%.

У хімічній терморегуляції значну роль відіграють також печінка і нирки. Температура крові печінкової вени вище температури крові печінкової артерії, що вказує на інтенсивне теплоутворення в цьому органі. При охолодженні тіла теплопродукція в печінці зростає.

При необхідності підвищити теплопродукцию, крім можливості отримання тепла ззовні, в організмі використовуються механізми, що збільшують виробництво теплової енергії. До таких механізмів відносяться скоротливийі несократітельного термогенез.

1. Скорочувальний термогенез.

Цей вид терморегуляції працює, якщо нам холодно і необхідно підняти температуру тіла. Полягає цей метод в скороченні м'язів. При скороченні м'язів зростає гідроліз АТФ, тому зростає потік вторинної теплоти, що йде на зігрівання тіла.

Довільна активність м'язового апарату, в основному, виникає під впливом кори великих півкуль. При цьому підвищення теплопродукції можливо в 3-5 разів в порівнянні з величиною основного обміну.

Зазвичай при зниженні температури середовища і температури крові першою реакцією є збільшення терморегуляционного тонусу (Волосся на тілі «стає дибки», з'являються «мурашки»). З точки зору механіки скорочення, даний тонус є мікровібрацію і дозволяє збільшити теплопродукцию на 25-40% від вихідного рівня. Зазвичай в створенні тонусу беруть участь м'язи шиї, голови, тулуба і кінцівок.

При більш значному переохолодженні терморегуляціонний тонус переходить в особливий вид м'язових скорочень - м'язову холодову тремтіння, При якій м'язи не роблять корисною роботи і їх скорочення направлено виключно на вироблення тепла.Холодовая тремтіння являє собою мимовільну ритмічну активність поверхнево розташованих м'язів, в результаті чого значно посилюються обмінні процеси організму, збільшується споживання кисню і вуглеводів м'язовою тканиною, що і спричиняє за собою підвищення теплоутворення. Тремтіння починається часто з м'язів шиї, обличчя. Це пояснюється тим, що, перш за все, повинна підвищитися температура крові, яка тече до головного мозку. Вважається, що теплопродукція при холодового тремтіння в 2-3 рази вище, ніж при довільній м'язової діяльності.

Описаний механізм працює на рефлекторному рівні, без участі нашої свідомості. Але підняти температуру тіла можна і за допомогою свідомої рухової активності. При виконанні фізичного навантаження різної потужності теплопродукція зростає в 5-15 разів у порівнянні з рівнем спокою. Температура ядра протягом перших 15-30 хвилин тривалої роботи досить швидко підвищується до відносно стаціонарного рівня, а потім зберігається на цьому рівні або продовжує повільно підвищуватися.

2. несократітельного термогенез:

Цей вид терморегуляції може призводити як до підвищення, так і до зниження температури тіла. Він здійснюється шляхом прискорення або уповільнення катаболічних процесів обміну речовин (окислення жирних кислот). А це, в свою чергу, призведе до зниження або збільшення теплопродукції. За рахунок цього виду термогенеза рівень теплопродукції у людини може вирости в 3 рази в порівнянні з рівнем основного обміну.

Регуляція процесів несократітельного термогенеза здійснюється шляхом активації симпатичної нервової системи, продукції гормонів щитовидної і мозкового шару надниркових залоз.

Є. Управління терморегуляцией.

Гіпоталамус.

Система терморегуляції складається з ряду елементів з взаємопов'язаними функціями. Інформація про температуру надходить від терморецепторів і за допомогою нервової системи потрапляє в мозок.

Основну роль в терморегуляції відіграє гіпоталамус. У ньому розташовані основні центри терморегуляції, які координують численні і складні процеси, що забезпечують збереження температури тіла на постійному рівні.

гіпоталамус - це невелика область в проміжному мозку, що включає в себе велику кількість груп клітин (понад 30 ядер), які регулюють нейроендокринну діяльність мозку і гомеостаз (здатність зберігати сталість свого внутрішнього стану) організму. Гіпоталамус пов'язаний нервовими шляхами практично з усіма відділами центральної нервової системи, включаючи кору, гіпокамп, мигдалину, мозочок, стовбур мозку і спинний мозок. Разом з гіпофізом гіпоталамус утворює гіпоталамо-гіпофізарну систему, в якій гіпоталамус управляє виділенням гормонів гіпофіза і є центральним сполучною ланкою між нервовою і ендокринною системою. Він виділяє гормони і нейропептиди, і регулює такі функції як відчуття голоду і спраги, терморегуляція організму, статева поведінка, сон і неспання (циркадні ритми). Дослідження останніх років показують, що гіпоталамус відіграє важливу роль і в регуляції вищих функцій, таких як пам'ять і емоційний стан, і тим самим бере участь у формуванні різних аспектів поведінки.

Руйнування центрів гіпоталамуса або порушення нервових зв'язків веде до втрати здатності регулювати температуру тіла.

У передньому гіпоталамусі розташовані нейрони, що керують процесами тепловіддачі(Вони забезпечують фізичну терморегуляцію - звуження судин, потовиділення) .При руйнуванні нейронів переднього гіпоталамуса організм погано переносить високі температури, але фізіологічна активність в умовах холоду зберігається.

Нейрони заднього гіпоталамуса управляють процесами теплоутворення(Вони забезпечують хімічну терморегуляцію - посилення теплоутворення, м'язову тремтіння) .При їх пошкодженні порушується здатність до посилення енергообміну, тому організм погано переносить холод.

Термочутливі нервові клітини преоптической області гіпоталамуса безпосередньо «вимірюють» температуру артеріальної крові, що протікає через мозок, і мають високу чутливість до температурних змін (здатні розрізняти різницю температури крові в 0,011 ° С). Ставлення холодо- і термочутливих нейронів в гіпоталамусі складає 1: 6, тому центральні терморецептори переважно активуються при підвищенні температури «ядра» тіла людини.

На основі аналізу та інтеграції інформації про значення температури крові і периферичних тканин, в преоптической області гіпоталамуса безперервно визначається середнє (інтегральне) значення температури тіла. Ці дані передаються через вставні нейрони в групу нейронів переднього відділу гіпоталамуса, які задають в організмі певний рівень температури тіла - «настановну крапку» терморегуляції. На основі аналізу і порівнянь значень середньої температури тіла і встановленої температури, що підлягає регулюванню, механізми «настановної точки» через ефекторні нейрони заднього гіпоталамуса впливають на процеси тепловіддачі або теплопродукції, щоб привести у відповідність фактичну і задану температуру.

Таким чином, за рахунок функції центру терморегуляції встановлюється рівновага між теплопродукцией і тепловіддачею, що дозволяє підтримувати температуру тіла в оптимальних для життєдіяльності організму межах.

Ендокринна система.

Гіпоталамус керує процесами теплопродукції і тепловіддачі, посилаючи нервові імпульси до залоз внутрішньої секреції, головним чином щитовидної, і наднирковим.

участь щитовидної залози в терморегуляції обумовлено тим, що вплив зниженої температури призводить до посиленого виділення її гормонів (тироксин, трийодтиронін), прискорюють обмін речовин і, отже, теплоутворення.

роль наднирниківпов'язана з виділенням ними в кров катехоламінів (адреналін, норадреналін, дофамін), які, посилюючи або зменшуючи окислювальні процеси в тканинах (наприклад, м'язової), збільшують або зменшують теплопродукцию і звужують або збільшують шкірні судини, змінюючи рівень тепловіддачі.

1) Введение ........................................................................... .3

2) пойкилотермія, гетеротермія, Теплокровність ........................... ... 4

3) Принципи регуляції температури тіла, тепловий баланс ............ ... 5

4) Фізіологія теморецепторов ................................................... 6

5) Центри терморегуляції ...................................................... ... 8

а) центри тепловіддачі ...................................................... ... 9

б) центри теплопродукції ................................................ ..10

6) Механізми теплопродукції ................................................ ..10

а) скоротливий термогенез ............................................. 11

б) несократітельного термогенез .......................................... 12

7) Механізми тепловіддачі ...................................................... .12

а) Теплопроведение ......................................................... ... 13

б) тепловипромінювання ............................................................ .13

в) конвекція .................................................................. ..14

г) випаровування .................................................................. ..14

8) Обмін речовин .................................................................. .16

9) Харчування ........................................................................... .17

10) Висновок ..................................................................... ... 20

11) Список використаної літератури .......................................... ..23

ВСТУП

Як би не були різноманітні форми прояву життя, вони завжди нерозривно пов'язані з перетворенням енергії. Енергетичний обмін є особливістю, притаманною кожній живій клітині. Багаті енергією поживні речовини засвоюються і хімічно перетворюються, а кінцеві продукти обміну речовин з більш низьким вмістом енергії виділяються з клітини. Відповідно до першого закону термодинаміки, енергія не зникає і не виникає знову. Організми повинні отримувати енергію в доступній для них формі з навколишнього середовища і повертати в середу відповідну кількість енергії у формі, менш придатною для подальшого використання.

Близько століття тому французький фізіолог Клод Бернар встановив, що живий організм і середовище утворюють єдину систему, гак як між ними відбувається безперервний обмін речовинами і енергією. Нормальна життєдіяльність організму підтримується регуляцією внутрішніх компонентів, що вимагає витрати енергії. Використання хімічної енергії в організмі називають енергетичним обміном: саме він служить показником загального стану і фізіологічної активності організму.

Обмінні (або метаболічні) процеси, в ході яких специфічні елементи організму синтезуються з поглинених харчових продуктів, називають анаболизмом; відповідно ті метаболічні процеси, в ході яких структурні елементи організму або поглинені харчові продукти піддаються розпаду, називають катаболизмом.

Живий організм продукує тепло, яке йде на нагрівання тіла. Питома теплоємність тіла людини (кількість тепла, необхідне для нагрівання тканини на 1 ° С) дорівнює в середньому 0,83 ккал / кг на 1 градус (для води - 1 ккал / кг на градус). Щоб підвищити температуру тіла людини масою 70 кг на 1 °, слід затратити 58,1 ккал (0,83 70). В середньому людина масою 70 кг в умовах спокою виділяє близько 72 ккал / год. Отже, якби не було другого процесу - тепловіддачі, то щогодини тканини людини нагрівалися б на 1,24 ° (72: 58,1). Однак такого не відбувається, так як в нормі в умовах спокою швидкість продукції тепла дорівнює швидкості її втрати. Це зветься теплового балансу, в основі якого лежать процеси регуляції теплопродукції і тепловіддачі. Всі разом це називається терморегуляція.

Пойкилотермія, ГЕТЕРОТЕРМІЯ, гомойотермии

В еволюції системи терморегуляції є нижня щабель, на якій температура тіла тварини залежить в основному від температури середовища: коли вона зменшується, температура тіла теж падає і навпаки. Такий стан температури тіла одержало назву пойкилотермія, а тварини - пойкілотермні. Типовим представником пойкілотермних є жаба. Взимку температура тіла жаби наближається до нуля. У цьому стані вона все ж здатна здійснювати стрибки в довжину, але не більше 12- 15 см. Влітку температура тіла її досягає 20-25 ° С, а стрибати вона може значно далі - до 1 м. Зазвичай в умовах низької температури пойкілотермні тварини впадають в стан анабіозу. Існують мікроорганізми, для яких оптимум температури середовища варіює від 0 ° С до мінус 60 ° С, наприклад, мікроби, що живуть в товщі льоду, або, навпаки, мікроорганізми, що витримують температуру середовища від + 70 ° С до + 120 ° С, наприклад, мікроби гарячих джерел.

Механізми теплопродукції і тепловіддачі.

А - роль органів в теплопродукції

Б - роль органів в тепловіддачі

Ряд тварин, наприклад, кажан, гризуни, деякі види птахів, наприклад, колібрі, відноситься до групи гетеротермних організмів: при одних умовах вони пойкілотермні організми, при інших - Гомойотермниє.

Ссавці належать до гомойотермним організмам (теплокровних), у яких має місце изотермия, або сталість температури організму. Однак изотермия має відносний характер: температура тканин, розташованих не глибше 3 см від поверхні тіла (шкіра, підшкірна клітковина, поверхневі м'язи), або оболонки, - багато в чому залежить від зовнішньої температури, в той час як ядро \u200b\u200bтіла, т. Е. ЦНС , внутрішні органи, скелетні м'язи, розташовані глибше 3 см, мають порівняно постійну температуру, незалежно від температури навколишнього середовища. Таким чином, теплокровні мають пойкілотермним оболонку і гомойотермних «серцевину», або «ядро».

Органи теплопродукції і управління виробленням тепла.

К - кора, ЯЖ - шкіра, ЦГТ - центригіпоталамуса, СДЦ - судиноруховий центр, ПМ - довгастий мозок, См - спинний мозок, Гф - гіпофіз, ТГ - тиреотропний гормон, ЖВС - залози внутрішньої секреції, Гм - гормони, М - м'яз , Пч - печінку, Птр - травний тракт, а, б - потік діфферентная імпульсації.

У людини середня температура мозку, крові, внутрішніх органів наближається до 37 ° С. Фізіологічну межу коливань цієї температури становить 1,5 °. Зміна температури крові і внутрішніх органів у людини на 2-2,5 ° С від середнього рівня супроводжується порушенням фізіологічних функцій, а температура тіла вище 43 ° С практично несумісна з життям людини.

ПРИНЦИПИ РЕГУЛЯЦІЇ ТЕМПЕРАТУРИ ТІЛА,

ТЕПЛОВОЇ БАЛАНС

Температура ядра (тіла) визначається двома потоками - теплообразованием (теплопродукцией) і тепловіддачею (виділенням тепла). При термонейтральной, або комфортній зоні (при 27-32 ° С), існує баланс між теплопродукцией і тепловіддачею. Наприклад, в умовах фізіологічного спокою в організмі продукується близько 1,18 ккал / хвилину (або близько 70 ккал на годину) і така ж кількість тепла віддається в навколишнє середовище. При низькій температурі середовища, незважаючи на механізм захисту, зростає втрата тепла організмом. У цих умовах для збереження температури тіла організм повинен еквівалентно підвищити теплопродукцию. Таким чином, виникає новий рівень теплового балансу. Наприклад, при температурі повітря 10 ° С тепловіддача досягає 120 ккал / год (в умовах комфорту - 70 ккал / год), тому для підтримки температури тіла на постійному рівні теплопродукція теж повинна зростати до 120 ккал / год.

При високій температурі навколишнього середовища, наприклад, при 40 ° С, віддача тепла значно зменшується, наприклад, до 40 ккал / год (замість 70 ккал / год в умовах комфортного середовища). Для підтримання сталості температури тіла теплопродукція теж повинна знизитися приблизно до 40 ккал / год. Встановлюється новий рівень теплового балансу, який і забезпечує підтримку температури тіла.

Таким чином, провідним фактором, що визначає рівень теплового балансу, є температура навколишнього середовища.

З огляду на, що продукція тепла змінюється в залежності від виду фізичної активності людини, а величина тепловіддачі багато в чому залежить від температури навколишнього середовища, необхідні механізми регуляції теплопродукції і тепловіддачі. Вони здійснюються за участю спеціалізованих структур мозку, об'єднаних в центр терморегуляції. Принцип регулювання полягає в тому, що керуючий пристрій (центр терморегуляції) отримує інформацію від терморецепторів. На підставі цієї інформації воно виробляє такі команди, завдяки яким діяльність об'єктів управління (робочі структури, що визначають інтенсивність теплопродукції і тепловіддачі) змінюється так, що виникає новий рівень теплового балансу, в результаті якого температура тіла зберігається на постійному рівні. Система терморегуляції може працювати в режимі стеження або за принципом неузгодженості - змінилася температура крові, змінюється діяльність об'єктів управління. Однак в системі терморегуляції передбачений і більш м'який спосіб підтримання сталості температури тіла, який заснований на принципі регулювання по обуренню: вловлюється зміна температури середовища, і не чекаючи, коли вона відіб'ється на температурі крові, в системі виникають команди, що змінюють роботу об'єктів управління таким чином, що температура крові зберігається постійною. Крім того, система терморегуляції може функціонувати і в режимі управління з прогнозування, т. Е. Дострокового управління (це умовні рефлекси): людина ще тільки збирається вийти на зимову вулицю, а у нього вже зростає продукція тепла, необхідного для компенсації тепловтрат, які відбудуться у людини на вулиці в умовах низької температури. У всіх випадках для оптимального регулювання інтенсивності теплопродукції і тепловіддачі необхідна інформація про температуру тіла (ядра і оболонки). Вона передається в ЦНС від терморецепторів.

ФІЗІОЛОГІЯ терморецепторами

Терморецептори розташовані на різних ділянках шкіри, у внутрішніх органах (в шлунку, кишечнику, матці, сечовому міхурі), в дихальних шляхах, слизових, рогівці ока, скелетних м'язах, кровоносних судинах, в тому числі в артеріях, аортальной і каротидної зонах, в багатьох великих венах, а також в корі великих півкуль, спинному мозку, ретикулярної формації, середньому мозку, гіпоталамусі.

Терморецептори ЦНС - це, швидше за все, нейрони, які одночасно виконують роль рецепторів і роль аферентного нейрона.

Найбільш повно вивчені терморецептори шкіри. Найбільше терморецепторов на шкірі голови (особа) та шиї. В середньому на 1 мм 2 поверхні шкіри доводиться 1 терморецепторами. Шкірні терморецептори діляться на холодові і теплові. У свою чергу, холодові підрозділяються на власне холодові (специфічні), що реагують тільки на зміну температури, і тактильно-холодові, або неспецифічні, які одночасно можуть відповідати і на зміну температури, і на тиск.

Холодові рецептори розташовуються на глибині 0,17 мм від поверхні шкіри. Всього їх близько 250 тисяч. Реагують на зміну температури з коротким латентним періодом. При цьому частота потенціалу дії лінійно залежить від температури в межах від 41 ° до 10 ° С: чим нижче температура, тим вище частота імпульсації. Оптимальна чутливість в діапазоні від 15 ° до 30 ° С, а за деякими даними - до 34 ° С.

Теплові рецептори залягають глибше - на відстані 0,3 мм від поверхні шкіри. Всього їх близько 30 тисяч. Реагують на зміну температури лінійно в діапазоні від 20 ° до 50 ° С: чим вище температура, тим вище частота генерації потенціалу дії. Оптимум чутливості в межах 34-43 ° С.

Серед холодових і теплових рецепторів є різні по чутливості популяції рецепторів: одні реагують на зміну температури, рівне 0,1 ° С (високочутливі рецептори), інші - на зміну температури, рівне 1 ° С (рецептори середньої чутливості), треті - на зміну в 10 ° С (високопороговимі, \u200b\u200bабо рецептори низької чутливості).

Інформація від шкірних рецепторів йде в ЦНС по аферентні волокнах групи А-дельта і по волокнам групи С, в ЦНС вона доходить з різною швидкістю. Найімовірніше, що імпульси від холодових рецепторів йдуть по волокнам А-дельта.

Імпульсація від шкірних рецепторів надходить в спинний мозок, де розташовані другі нейрони, що дають початок спіноталаміческому шляху, який закінчується в вентробазального ядрах таламуса, звідки частина інформації надходить в сенсомоторную зону кори великих півкуль, а частина - в гипоталамические центри терморегуляції.

Вищі відділи ЦНС (кора і лімбічна система) забезпечують формування теплоощущения (тепло, холодно, температурний комфорт, температурний дискомфорт). Відчуття комфорту будується на потоці імпульсації від терморецепторів оболонки (в основному - шкіри). Тому організм можна «обдурити» - якщо в умовах високої температури охолоджувати тіло прохолодною водою, як це буває при річному купанні в спеку, то створюється відчуття температурного комфорту.

центртерморегуляції

Терморегуляція в основному здійснюється за участю ЦНС, хоча можливі і деякі процеси терморегуляції без ЦНС. Так, відомо, що кровоносні судини шкіри можуть самі по собі реагувати на холод: за рахунок термочутливості гладком'язових клітин до холоду відбувається релаксація гладких м'язів, тому на холоді спочатку відбувається рефлекторним спазм, що супроводжується больовим відчуттям, а потім посудину розширюється за рахунок прямого впливу холоду на клітини гладеньких м'язів. Таким чином, поєднання двох механізмів регуляції дає можливість, з одного боку, зберегти тепло, а з іншого - не дозволити тканинам відчувати кисневе голодування.

Центри терморегуляції є в широкому сенсі сукупність нейронів, що беруть участь в терморегуляції. Вони виявлені в різних областях ЦНС, в тому числі - в корі великих півкуль, лімбічної системи (амігдалярного комплекс, гіпокамп), таламусі, гіпоталамусі, середньому, довгастому і спинному мозку. Кожен відділ мозку виконує свої завдання. Зокрема, кора, лімбічна система і таламус забезпечують контроль за діяльністю гіпоталамічних центрів і спинномозкових структур, формуючи адекватну поведінку людини в різних температурних умовах середовища (робоча поза, одяг, довільна рухова активність) і відчуття тепла, холоду або комфорту. За допомогою кори великих півкуль здійснюється завчасна (дострокова) терморегуляція - формуються умовні рефлекси. Наприклад, у людини, що збирається вийти на вулицю взимку, завчасно зростає теплопродукція.

У терморегуляції беруть участь симпатична і соматична нервові системи. Симпатична система регулює процеси теплопродукції (глікогеноліз, ліполіз), процеси тепловіддачі (потовиділення, тепловіддачу шляхом тепловипромінювання, теплопроведения і конвекції - за рахунок зміни тонусу шкірних судин). Соматична система регулює тонічне напруження, довільну і мимовільну фазную активність скелетних м'язів, т. Е. Процеси скорочувального термогенеза.

Основну роль в терморегуляції відіграє гіпоталамус. У ньому розрізняють скупчення нейронів, що регулюють тепловіддачу (центр тепловіддачі) і теплопродукція.

Вперше існування таких центрів в гіпоталамусі виявив К. Бернар. Він справляв «теплової укол» (механічно дратував гіпоталамус тварини), після чого підвищувалася температура тіла.

Тварини з зруйнованими ядрами преоптической області гіпоталамуса погано переносять високі температури навколишнього середовища. Роздратування електричним струмом цих структур призводить до розширення судин шкіри, потовиділення, появі теплової задишки. Це скупчення ядер (головним чином, паравентрікулярних, супраоптичних, супрахиазматичних) і отримало назву «центру тепловіддачі».

При руйнуванні нейронів задніх відділів гіпоталамуса тварина погано переносить холод. Електростимуляція цій галузі викликає підвищення температури тіла, м'язову тремтіння, збільшення ліполізу, гликогенолиза. Вважають, що ці нейрони, в основному, концентруються в області вентромедиального і дорсомедіальних ядер гіпоталамуса. Скупчення цих ядер отримало назву «центру теплопродукції».

Руйнування центрів терморегуляції перетворює гомойотермним організм в пойкілотермним.

Згідно К. П. Іванову (1983, 1984), в центрах теплопродукції і тепловіддачі є сенсорні, що інтегрують і еферентні нейрони. Сенсорні нейрони сприймають інформацію від терморецепторів, розташованих на периферії, а також безпосередньо від крові, що омиває нейрони. К. П. Іванов ділить сенсорні нейрони на два види: 1) сприймають інформацію від периферичних терморецептори і 2) сприймають температуру крові. Інформація від сенсорних нейронів надходить на інтегрують нейрони, де відбувається сумація всієї інформації про стан температури ядра і оболонки тіла, т. Е. Ці нейрони «вираховують» середню температуру тіла. Потім інформація надходить на командні нейрони, в яких відбувається звірення поточного значення середньої температури тіла із заданим рівнем. Питання про нейронах, які ставлять це рівень, залишається відкритим. Але, ймовірно, такі нейрони є, і вони можуть бути розташовані в корі, лімбічної системи або, що більш імовірно, в гіпоталамусі. Отже, якщо в результаті звірення виявляється відхилення від заданого рівня, то порушуються еферентні нейрони: в центрі тепловіддачі - це нейрони, що регулюють потовиділення, тонус шкірних судин, об'єм циркулюючої крові, а в центрі теплопродукції - це нейрони, які регулюють процес освіти тепла. Залишається поки не ясним, чи кожен центр (тепловіддачі і теплопродукції) займається «розрахунками» і самостійно приймає рішення, чи існує ще якийсь окремий центр, де відбувається цей процес.

Центри тепловіддачі. При порушенні еферентних нейронів центру тепловіддачі може зменшуватися тонус судин шкіри. Це здійснюється за рахунок впливу еферентних нейронів центру тепловіддачі ( «судин шкіри») на судиноруховий центр, який, в свою чергу, впливає на активність спинномозкових симпатичних нейронів, що посилають потік імпульсів до гладких м'язів судин шкіри. У підсумку, при порушенні гіпоталамічних нейронів «судин шкіри» знижується тонус шкірних судин, зростає шкірний кровотік і збільшується віддача тепла за рахунок тепловипромінювання, теплопроведения і конвекції. Посилення шкірного кровотоку сприяє також підвищенню потовиділення (віддачі тепла шляхом випаровування). Якщо зміна шкірного кровотоку недостатньо для віддачі тепла, то порушуються нейрони, які призводять до викиду крові з кров'яних депо і, тим самим, - до підвищення обсягу теплопереносу. Якщо і цей механізм не сприяє нормалізації температури, то порушуються еферентні нейрони центру тепловіддачі, які збуджують симпатичні нейрони, які активують потові залози, ці нейрони гіпоталамуса можна умовно назвати «поторегулірующіе нейрони», або нейрони, що регулюють потовиділення. Симпатичні нейрони, які активують потовиділення, розташовуються в бічних стовпах спинного мозку (Тh 2 -L 2), а постгангліонарні нейрони локалізуються в симпатичних гангліях. Постгангліонарні волокна, що йдуть до потових залоз, є холинергическими, їх медіатором є ацетилхолін, який підвищує активність потових залоз за рахунок взаємодії з її М-холинорецепторами (блокатор - атропін).

Центри теплопродукції. Еферентні нейрони центру теплопродукції теж можна умовно розділити на кілька типів, кожен з яких включає в дію відповідний механізм теплопродукції.

а) Одні нейрони при своєму порушенні активують симпатичну систему, в результаті чого підвищується інтенсивність процесів, що генерують енергію (ліполіз, глікогеноліз, гліколіз, окисне фосфорилювання). Зокрема, симпатичні нерви за рахунок взаємодії їх медіатора (норадреналіну) з бета-адренорецепторами активують процеси глікогенолізу і гліколізу в печінці, процеси ліполізу в буром жирі.

Одночасно, при порушенні симпатичної нервової системи збільшується секреція гормонів мозкового шару надниркових залоз - адреналіну і норадреналіну, які підвищують продукцію тепла в печінці, скелетних м'язах, буром жирі, активуючи глікогеноліз, гліколіз і ліполіз.

б) У гіпоталамусі є еферентні нейрони, які впливають на гіпофіз, а через нього - на щитовидну залозу: зростає продукція йодовмісних гормонів (Т3 і Т4), які, можливо, за рахунок роз'єднання процесів окисного фосфорилювання підвищують потік первинної теплоти, т. е. під їх впливом зменшується акумуляція енергії в АТФ, а велика частина енергії розсіюється у вигляді тепла.

в) У гіпоталамічному центрі теплопродукції є також популяція еферентних нейронів, збудження яких призводить до появи терморегуляционного тонусу (при цьому в скелетних м'язах зростає тонус, завдяки чому, приблизно на 40-60% зростає теплоутворення) або виникають фазноподобние скорочення окремих м'язових
волокон, які отримали назву «тремтіння». У всіх цих випадках команда від еферентних нейронів гіпоталамуса передається, в кінцевому підсумку, на альфа-мотонейрони. Центральний тремтливий шлях представляє собою еферентної шлях, що йде від гіпоталамуса до альфа-мотонейронів через проміжні освіти, зокрема, через покришку середнього мозку (тектоспінальний шлях) і через червоне ядро \u200b\u200b(руброспінальний тракт). Деталі цього шляху до сих пір не ясні.

МЕХАНІЗМИ теплопродукції

Джерелом тепла в організмі є екзотермічні реакції окислення білків, жирів, вуглеводів, а також гідролізу АТФ. При гідролізі поживних речовин частина звільненої енергії акумулюється в АТФ, а частина розсіюється у вигляді теплоти (первинна теплота). При використанні енергії, акумульованої в АГФ, частина енергії йде на виконання корисної роботи, частина розсіюється у вигляді тепла (вторинна теплота). Таким чином, два потоку теплоти - первинної та вторинної - є теплопродукцией. При високій температурі середовища або зіткненні людини з гарячим тілом, частина тепла організм може отримувати ззовні (екзогенне тепло).

При необхідності підвищити теплопродукції (наприклад, в умовах низької температури середовища), крім можливості отримання тепла ззовні, в організмі існують механізми, що підвищують продукцію тепла.

Класифікація механізмів теплопродукції:

1.Сократітельний термогенез - продукція тепла в результаті скорочення скелетних м'язів:

а) довільна активність локомо апарату;

б) терморегуляціонний тонус;

в) холодова м'язове тремтіння, або мимовільна ритмічна активність скелетних м'язів.

2.Несократітельний термогенез, або недрожательного термогенез (продукція тепла в результаті активації гліколізу, глікогенолізу і ліполізу):

а) в скелетних м'язах (за рахунок роз'єднання окисного фосфорилювання);

б) в печінці;

в) в буром жирі;

г) за рахунок специфіки-динамічної дії їжі.

скорочувальний термогенез

При скороченні м'язів зростає гідроліз АТФ, і тому зростає потік вторинної теплоти, що йде на зігрівання тіла. Довільна м'язова активність, в основному, виникає під впливом кори великих півкуль. Досвід людини показує, що в умовах низької температури середовища необхідно рух. Тому реалізуються умовнорефлекторні акти, зростає довільна рухова активність. Чим вона вища, тим вище теплопродукція. Можливе підвищення її в 3-5 разів в порівнянні з величиною основного обміну. Зазвичай при зниженні температури середовища і температури крові першою реакцією є збільшення терморегуляционного тонусу. Вперше його виявили в 1937 р у тварин, а в 1952 р - у людини. За допомогою методу електроміографії показано, що при підвищенні тонусу м'язів, викликаного переохолодженням, підвищується електрична активність м'язів. З точки зору механіки скорочення, герморегуляціонний тонус є мікровібрацію. В середньому, при його появі, теплопродукція зростає на 20-45% від вихідного рівня. При більш значному переохолодженні терморегуляціонний тонус переходить в м'язову холодову тремтіння. Терморегуляціонний тонус економніше, ніж м'язове тремтіння. Зазвичай в його створенні беруть участь м'язи голови і шиї.

Тремтіння, або холодова м'язове тремтіння, являє собою мимовільну ритмічну активність поверхнево розташованих м'язів, в результаті якої теплопродукція зростає в порівнянні з вихідним рівнем в 2-3 рази. Зазвичай спочатку виникає тремтіння в м'язах голови і шиї, потім - тулуба і, нарешті, кінцівок. Вважається, що ефективність теплопродукції при тремтіння в 2,5 рази вище, ніж при довільній діяльності.

Сигнали від нейронів гіпоталамуса йдуть через «центральний тремтливий шлях» (тектум і червоне ядро) до альфа-мотонейронів спинного мозку, звідки сигнали йдуть до відповідних м'язів, викликаючи їх активність. Курареподібних речовини (міорелаксанти) за рахунок блокади Н-холінорецепторів блокують розвиток терморегуляционного тонусу і холодового тремтіння. Це використовується для створення штучної гіпотермії, а також враховується при проведенні оперативних втручань, при яких застосовуються міорелаксанти.

несократітельного термогенез

Він здійснюється шляхом підвищення процесів окислення і зниження ефективності сполучення окисного фосфорилювання. Основним місцем продукції тепла є скелетні м'язи, печінку, бурий жир. За рахунок цього виду термогенеза теплопродукція може зрости в 3 рази.

У скелетних м'язах підвищення несократітелиюго термогенеза пов'язано зі зменшенням ефективності окисного фосфорилювання за рахунок роз'єднання окислення і фосфорилювання, в печінці - в основному, шляхом активації глікогенолізу і подальшого окислення глюкози. Бурий жир підвищує теплопродукцию за рахунок ліполізу (під впливом симпатичних впливів і адреналіну). Бурий жир розташований в потиличній області, між лопатками, в середостінні по ходу великих судин, в пахвових западинах. В умовах спокою близько 10% тепла утворюється в буром жирі. При охолодженні роль бурого жиру різко підвищується. При холодової адаптації (у жителів арктичних зон) зростає маса бурого жиру і її внесок в загальну теплопродукцию.

Регуляція процесів несократітельного термогенеза здійснюється шляхом активації симпатичної системи та продукції гормонів щитовидної залози (вони роз'єднують окислювальне фосфорилювання) і мозкового шару надниркових залоз.

МЕХАНІЗМИ тепловіддачі

Основна маса тепла утворюється у внутрішніх органах. Тому внутрішній потік тепла для видалення з організму повинен підійти до шкіри. Перенесення тепла від внутрішніх органів здійснюється за рахунок теплопроведения (таким способом переноситься менше 50% тепла) і конвекції, т. Е. Тепломассапереноса. Кров в силу своєї високої теплоємності являетсяхорошім провідником тепла.

Другий потік тепла - це потік, спрямований від шкіри в середу. Його називають зовнішнім потоком. Розглядаючи механізми тепловіддачі, зазвичай мають на увазі саме цей потік.

Віддача тепла в середу здійснюється за допомогою 4 основних механізмів:

1) випаровування;

2) теплопроведения;

3) теплоизлучения;

4) конвекції.

Механізми тепловіддачі і управління виділенням тепла.

К - кора, ЯЖ - шкіра, ЦГТ - центригіпоталамуса, СДЦ - судиноруховий центр, ПМ - довгастий мозок, См - спинний мозок, Гф - гіпофіз, ТГ - тиреотропний гормон, ЖВС - залози внутрішньої секреції, Гм - гормони, Птр - травний тракт, Кс - кровоносні судини, Л - легкі, а, б - потік аферентної імпульсації.

Внесок кожного механізму в тепловіддачу визначається станом середовища і швидкістю продукції тепла в організмі. В умовах температурного комфорту основна маса тепла віддається за рахунок теплопроведения, теплоизлучения і конвекції і лише 19-20% - з допомогою випаровування. При високій температурі середовища до 75-90% тепла віддається за рахунок випаровування.

Теплопроведение - це спосіб віддачі тепла тілу, яке безпосередньо контактує з тілом людини. Чим нижче температура цього тіла, чим вище температурний градієнт, тим вище швидкість втрати тепла за рахунок цього механізму. Зазвичай цей спосіб віддачі тепла обмежений одягом і повітряним прошарком, які є хорошими ізоляторами тепла, а також підшкірним жировим шаром. Чим товщі цей шар, тим менше ймовірність передачі тепла до холодного тіла.

тепловипромінювання - віддача тепла з ділянок шкіри, не прикритих одягом. Відбувається шляхом довгохвильового інфрачервоного випромінювання, тому такий вид тепловіддачі ще називають радіаційної тепловіддачею. В умовах температурного комфорту за рахунок цього механізму віддається до 60% тепла. Ефективність теплоизлучения залежить від градієнта температури (чим він вищий, тим більше тепла віддається), від площі, з якої відбувається випромінювання, від числа об'єктів, що знаходяться в середовищі, які поглинають інфрачервоні промені.

Конвекція. Повітря, дотичний зі шкірою, нагрівається і піднімається, його місце займає «холодна» порція повітря і т. Д. Таким способом - за рахунок тепломассапереноса віддається в умовах температурного комфорту до 15% тепла.

У всіх перерахованих механізмах велику роль відіграє шкірний кровотік: коли його інтенсивність зростає за рахунок зниження тонусу гладком'язових клітин артеріол і закриття артеріовенозних шунтів - віддача тепла істотно зростає. Цьому також сприяє збільшення об'єму циркулюючої крові: чим більше його значення, тим вища ймовірність перенесення тепла в середу. На холоді відбуваються протилежні процеси - зменшується шкірний кровотік, в тому числі за рахунок прямого перекидання артеріальної крові з артерій в вени, минаючи капіляри, зменшується об'єм циркулюючої крові, змінюється і поведінкова реакція: людина або тварина інстинктивно займає позу «калачиком», т. К . в цьому випадку площа віддачі тепла зменшується на 35%, у тварин до цього додається і реакція - «гусяча шкіра» - підйом волосся шкіри (пілоерекція), що підвищує пористість нашкірному покриву і знижує можливість віддачі тепла.

На частку кистей рук припадає невелика частина поверхні тіла - всього 6%, але їх шкірою віддається до 60% тепла за допомогою механізму сухий тепловіддачі (тепловипромінювання, конвекція).

Випаровування. Віддача тепла відбувається за рахунок витрати енергії (0,58 ккал на 1 мл води) на випаровування води. Розрізняють два види випаровування, або перспирации: неощущаемую і відчувається перспірація.

а) неощущаемимі перспірація- це випаровування води зі слизових дихальних шляхів і води, яка просочується через епітелій шкірного покриву (тканинної рідини). За добу через дихальні шляхи випаровується в нормі до 400 мл води, т. Е. Віддається 400x0,58ккал \u003d 232ккал / добу. При необхідності ця величина може бути збільшена за рахунок так званої теплової задишки, яка обумовлена \u200b\u200bвпливом нейронів центру тепловіддачі на дихальні нейрони стовбура мозку.

В середньому за добу через епідерміс просочується близько 240 мл води. Отже, за рахунок цього віддається 240 0,58ккал \u003d 139ккал / добу. Ця величина не залежить від процесів регуляції і різних факторів середовища.

Обидва види неощущаемимі перспирации за добу дозволяють віддати (400 + 240) 0,58 \u003d 371 ккал.

б) відчувається перспірація (віддача тепла шляхом випаровування поту) .В середньому за добу при комфортній температурі середовища виділяється 400-500 мл поту, отже, віддається до 300 ккал. Однак при необхідності обсяг потовиділення може зрости до 12 л / добу, т. Е. Шляхом потовиділення можна віддати майже 7000 ккал на добу. За годину потові залози можуть продукувати до 1,5 л, а за деякими джерелами - до 3 л поту.

Ефективність випаровування багато в чому залежить від середовища: чим вище температура і нижче вологість повітря (насиченість повітря водяними парами), тим вище ефективність потовиділення як механізму віддачі тепла. При 100% насичення повітря парами води випаровування неможливо.

Потові железисостоят з кінцевої частини, або тіла, і потового протоки, який відкривається назовні потових часом. За характером секреції потові залози діляться на еккрінових (мерокриновому) і апокріновие. Апокріновие залози локалізуються, головним чином, в пахвовій западині, в лобкової області, а також в області статевих губ, промежини, навколососковому колі молочної залози. Апокріновие залози секретують жирне речовина, багате органічними сполуками. Питання про їх іннервації дискутується - одні стверджують, що вона адренергічна симпатична, інші вважають, що вона взагалі відсутня і продукція секрету залежить від гормонів мозкової речовини надниркових залоз (адреналіну і норадреналіну).

Видозміненими апокринними залозами є війчасті залози, розташовані в століттях у вій, а також залози, які продукують вушну сірку в зовнішньому слуховому проході, і залози носа (переддверно залози). У випаровуванні, однак, апокріновие залози не беруть участь. Еккрінових, або мерокриновому, потові залози розташовані в шкірі майже всіх областей тіла. Всього їх більше 2 млн. (Хоча є люди, у яких вони майже повністю відсутні). Найбільше потових залоз на долонях і підошвах (понад 400 на 1 см 2) і в шкірі лобка (близько 300 на 1 см 2). Швидкість потообразованія, також як і включення в активність потових залоз, в різних ділянках тіла дуже широко варіює.

За хімічним складом піт - це гіпотонічний розчин: він містить 0,3% хлористого натрію (в крові - майже 0,9%), сечовину, глюкозу, амінокислоти, амоній, малі кількості молочної кислоти. рН поту варіює від 4,2 до 7, в середньому рН \u003d 6. Питома вага - 1,001-1,006. Так як піт - це гипотоническая среда, то при рясному потовиділенні більше втрачається води, ніж солей, і в крові може відбуватися підвищення осмотичного тиску. Таким чином, рясне потовиділення загрожує зміною водно-сольового обміну.

Потові залози іннервуються симпатичними холинергическими волокнами - в їх закінченнях виділяється ацетилхолін, який взаємодіє з М-холинорецепторами, підвищуючи продукцію поту. Прегангліонарних нейрони розташовані в бічних стовпах спинного мозку на рівні Th 2 -L 2, а постгангліонарні нейрони - в симпатичному стовбурі.

При необхідності підвищення тепловіддачі шляхом потоіспаренія відбувається активація нейронів кори, лімбічної системи і, головним чином, гіпоталамуса. Від гіпоталамічних нейронів сигнали йдуть до нейронів спинного мозку і поступово втягують різні ділянки шкіри в процес потовиділення: спочатку особа, лоб, шию, потім - тулуб і кінцівки.

Існують різні способи активного впливу на процес потовиділення. Наприклад, багато жарознижуючі засоби, або антипіретики: аспірин і інші саліцилати - підвищують потообразованія і, тим самим, знижують температуру тіла (відбувається посилена тепловіддача шляхом випаровування). Потогінну ефектом володіють також суцвіття липи, ягоди малини, листя мати-й-мачухи.

ОБМІН РЕЧОВИН

Обмін речовин - це процес метаболізму речовин, що надійшли в організм, в результаті якого з цих речовин можуть утворюватися складніші або, навпаки, більш прості речовини.

Людський організм, як і організми інших представників тваринного і рослинного світу, - це відкрита термодинамічна система. У неї постійно надходить потік вільної енергії. Одночасно вона віддає навколишньому середовищу енергію, в основному, знецінену (пов'язану). Завдяки цим двом потокам ентропія живого організму (ступінь невпорядкованості, хаосу, деградації) залишається на постійному (мінімальному) рівні. Коли ж з якихось причин потік вільної енергії (негентропії) зменшується (або збільшується утворення зв'язаної енергії), то сумарна ентропія організму зростає, що може призвести до його термодинамічної смерті.

Згідно термодинаміки живих систем, життя - це боротьба з ентропією, боротьба впорядкованості системи з деградацією. Відповідно до відомого рівняння Пригожина, мінімальний приріст ентропії має місце в тому випадку, якщо швидкість НЕГЕНТРОПІЙНОЇ потоку дорівнює швидкості ентропійного потоку в середу.

Вільна енергія для організму може надходити лише з їжею. Вона акумульована в складних хімічних зв'язках білків, жирів і вуглеводів. Для того щоб звільнити цю енергію, поживні речовини спочатку піддаються гідролізу, а потім - окислення в анаеробних або аеробних умовах.

В процесі гідролізу, який здійснюється в шлунково-кишковому тракті, вивільняється незначна частина вільної енергії (менше 0,5%). Вона не може бути використана для потреб біоенергетики, т. К. Не тримає макроергів типу АТФ. Вона перетворюється лише в теплову енергію (первинну теплоту), яка використовується організмом для підтримування температурного гомеостазу.

2-й етап вивільнення енергії - це процес анаеробного окислення. Зокрема, таким способом вивільняється близько 5% всієї вільної енергії з глюкози при окисленні до молочної кислоти. Ця енергія, однак, акумулюється макроергів АТФ і використовується на вчинення корисної роботи, наприклад, для м'язового скорочення, для роботи натрій-калієвого насоса, але, в кінцевому підсумку, вона теж перетворюється в теплоту, яка називається вторинною теплотою.

3-й етап - основний етап вивільнення енергії - до 94,5% всієї енергії, яка здатна вивільнитися в умовах організму. Здійснюється цей процес в циклі Кребса: в ньому відбувається окислення піровиноградної кислоти (продукт окислення глюкози) і ацетілкоензіма А (продукт окислення амінокислот і жирних кислот). У процесі аеробного окислення вільна енергія вивільняється в результаті відриву водню і перенесення його електронів і протонів по ланцюгу дихальних ферментів на кисень. При цьому звільнення енергії йде не одномоментно, а поступово, тому більшу частину цієї вільної енергії (приблизно 52-55%) вдається акумулювати в енергію макроергів (АТФ). Інша частина в результаті «недосконалості» біологічного окислення втрачається у вигляді первинної теплоти. Після використання вільної енергії, запасеної в АТФ, для здійснення корисної роботи вона перетворюється у вторинну теплоту.

Таким чином, вся вільна енергія, яка вивільняється при окисленні поживних речовин, в кінцевому підсумку, перетворюється в теплову енергію. Тому вимір кількості теплової енергії, яку виділяє організм, є методом визначення енерговитрат організму.

В результаті окислення глюкоза, амінокислоти і жирні кислоти в організмі перетворюються на вуглекислий газ і воду.

Енергетичний обмін тваринного організму (валовий обмін) складається з основного обміну і робочої надбавки до основного обміну. Вихідною величиною рівня обмінних процесів є основний обмін. Зазначені стандартні умови визначення основного обміну характеризують ті чинники, які можуть впливати на інтенсивність процесів обміну речовин у людини. Наприклад, інтенсивність обміну речовин схильна до добових коливань, яка зростає вранці і знижується в нічний час. Інтенсивність обміну зростає також при фізичній і розумовій роботі. Істотний вплив на рівень обміну надає споживання поживних речовин і їх подальше перетравлення особливо в тому випадку, якщо поживні речовини мають білкову природу. Це явище називають специфічно-дінаміческімдействіем піщі.Увеліченіе інтенсивності обміну речовин після прийняття білкової їжі може тривати протягом 12-18 ч. І нарешті, якщо температура навколишнього середовища стає нижче температури комфорту, то інтенсивність процесів обміну зростає. Зрушення в бік охолодження приводять до більшого посилення обміну речовин, ніж відповідні зрушення в бік підвищення температури.

Навіть при повному і суворому дотриманні стандартних умов величина основного обміну у здорових людей може варіювати. Ця варіабельність пояснюється відмінностями в вік, стать, зріст, масу тіла. Як правило, в якості зразкового значення стандартної (основний) інтенсивності обміну речовин приймається величина 4,2 кДж / кг ч; для людини масою 70 кг відповідний показник основного обміну становить приблизно 7100 кДж / добу (1700 ккал / добу).

ХАРЧУВАННЯ

Харчування - це процес засвоєння організмом речовин, необхідних для побудови і відновлення тканин його тіла, а також для покриття енергетичних витрат.

В цілому еволюція харчових потреб тварин організмів включала в себе процес обмеження власного синтезу ряду з'єднань з одночасним розширенням споживання органічних сполук певних типів. Це призвело до виділення цілої групи речовин, незамінних для вищих тварин і людини, т. Е. Необхідних для обміну речовин, але не синтезуються самостійно.

Використання харчових засобів, що складаються в основному зі складних сполук рослинного або тваринного походження, для енергетичних або пластичних потреб організму можливо тільки після гідролізу цих коштів і перетворення в порівняно прості сполуки, позбавлені видової специфічності. Харчові потреби різних видів тварин різні в залежності від того, які харчові речовини організм здатний синтезувати і які повинні надходити ззовні. І все ж в основному відмінності в харчових потребах обумовлені способами перетравлення (гідролізу) їжі. Це пов'язано з тим, що у вищих тварин організмів проміжні процеси обміну речовин протікають подібним чином.

В обміні речовин (метаболізм) і енергії розрізняють два процеси: анаболізм і катаболізм. Під анаболизмом розуміють сукупність процесів, спрямованих на побудову структур організму головним чином через синтез складних органічних речовин; під катаболизмом - сукупність процесів розпаду складних органічних сполук і використання утворилися при цьому порівняно простих речовин в процесах енергообміну. В основі анаболізму і катаболізму лежать відповідно процеси асиміляції і дисиміляції, які в організмі взаємопов'язані і в нормальному організмі збалансовані.

В цілому потреби тварин досить однорідні: вони потребують подібних за структурою поживних речовинах для енергообміну; в речовинах типу амінокислот, пуринів і деякі ліпідів для побудови складних білкових молекул і клітинні структур; в спеціальних каталізаторах обміну речовин і стабілізаторах клітинних мембран; в неорганічних іони і соедіненіяхдля фізико-хімічних процесів в організмі і, нарешті, в універсальному біологічному розчиннику - воді - для створення середовища клітинного обміну речовин.

В кінцевому підсумку до складу їжі високоорганізованих організмів входять органічні речовини, переважна частина яких відноситься до білків, ліпідів і вуглеводів. Продукти їх гідролізу - амінокислоти, жирні кислоти, гліцерин і моносахара - витрачаються на енергозабезпечення організму. У процесах енергообміну амінокислоти, жирні кислоти і моносахара взаємопов'язані загальними шляхами їх перетворення. Тому як енергоносії харчові речовини можуть взаимозаменяться відповідно до енергетичною цінністю (правило ізодінаміі).

Енергетичну (калорическую) цінність їжі оцінюють за кількістю теплової енергії, що вивільняється при згорянні 1 г харчового речовини (фізіологічна теплота згоряння), яку висловлюють традиційно в кілокалорії або по СІ - в джоулях (1 ккал \u003d 4,187 кДж). Розрахунки показали, що енергетична цінність жирів (38,9 кДж / г; 9,3 ккал / г) в два рази вище, ніж білкових вуглеводів (17,2 кДж / г; 4,1 ккал / г). Білки і вуглеводи мають однакову енергетичну цінність і можуть замінюватися 1: 1 у ваговому співвідношенні.

Для підтримки стаціонарного стану організму загальні витрати енергії повинні покриватися надходженням харчових речовин, що несуть в своїх хімічних зв'язках еквівалентний запас енергії. Якщо кількості їжі, що поступає для покриття енерговитрат недостатньо, то енерговитрати компенсуються за рахунок внутрішніх резервів, головним чином - жиру. Якщо ж маса надходить їжі по енергоносіях перевищує витрата енергії, то йде процес запасання жиру незалежно від складу їжі.

Однак слід завжди пам'ятати, що ці три джерела енергії є і пластичним матеріалом тваринного організму. Тому тривалий виключення одного з трьох поживних речовин з харчового раціону і заміна енергетично еквівалентною кількістю іншої речовини неприпустимі.

ВИСНОВОК

Життя пов'язана з безперервним витратою енергії, яка необхідна для функціонування організму. З точки зору термодинаміки, живі організми відносяться до відкритих систем, так як для свого існування вони безперервно обмінюються із зовнішнім середовищем речовинами і енергією. Джерелом енергії живих організмів служать хімічні перетворення органічних речовин, що надходять з навколишнього середовища. Перетворення цих речовин зі складних в прості і призводить до вивільнення енергії, укладеної в хімічних зв'язках. Витяг енергії з хімічних зв'язків здійснюється головним чином з витратою молекулярного кисню (аеробний обмін); окислення в ряді ланцюгів передує бескислородное розщеплення (анаеробний обмін).

Основним акумулятором енергії для використання її в клітинних процесах є аденозинтрифосфат (АТФ). За допомогою енергії АТФ забезпечується можливість синтезу білка, ділення клітин, підтримання їх осмотичного градієнта, м'язового скорочення і ін. Відповідно до першого закону термодинаміки, хімічна енергія АТФ, пройшовши через проміжні стадії, в кінцевому підсумку перетворюється в теплову, яка і втрачається організмом. Тому інтенсивність енергообміну організму є сумою енерговитрат на функцію клітинних систем, акумульованої енергії і втрат її в вигляді теплоти.

Життя організму залежить від протікання хімічних реакцій з перетворенням всіх видів енергії в теплову. Швидкість хімічних реакцій, а отже, і енергообміну залежить від температури тканин. Теплота як кінцеве перетворення енергії здатна переходити з області більш високої температури в область більш низькою. Температура тканин визначається співвідношенням швидкості метаболічної теплопродукції їх клітинних структур і швидкості розсіювання утворюється теплоти в навколишнє середовище. Отже, теплообмін між організмом і зовнішнім середовищем є невід'ємною умовою існування тваринних організмів. Для підтримки нормальної (оптимальної) температури тіла у тварин організмів є система регуляції теплообміну із середовищем.

Тварини організми підрозділяються на пойкілотермні і Гомойотермниє. Пойкілотермні (стоять на нижчих щаблях філогенетичної сходи) мають недосконалими, але все ж досить ефективними механізмами терморегуляції. Ці механізми включають хімічну систему температурної компенсації, що дозволяє утримувати стійкий енергообмін при значних перепадах температури тіла, терморегуляцію поведінкою (вибір оптимальної температури середовища) і температурний гістерезис (здатність захоплювати теплоту із зовнішнього середовища швидше, ніж її втрачати).

Теплокровність - пізніший придбання еволюції тваринного світу. До істинно гомойотермним тваринам відносять птахів і ссавців, так як ці тварини здатні підтримувати постійну в межах 2 ° С температуру тіла МРІ порівняно широких коливаннях температури зовнішнього середовища.

В основі гомойотермии лежить вищий, ніж у пойкілотермних тварин, рівень енергообміну за рахунок посилення ролі тиреоїдних гормонів, що стимулюють роботу клітинного натрієвого насоса. Високий енергообмін привів до формування досконалих механізмів регуляції теплової енергії в організмі.

Ряд тварин відноситься до групи гетеротермних організмів: при одних умовах вони пойкілотермні організми, при інших - Гомойотермниє.

Для підтримки постійної температури тіла Гомойотермниє тварини володіють хімічною і фізичною терморегуляцією. Фізична терморегуляція здійснюється зміною теплопровідності покривних тканин тіла (зміна кровотоку шкіри, пілоерекція, випаровування вологи з поверхні тіла та ротової порожнини).

Хімічна терморегуляція здійснюється шляхом збільшення теплоутворення в організмі. Виділяють два основних джерела хімічної терморегуляції (регульованого теплоутворення): скоротливий термогенез за рахунок довільної активності локомо апарату, терморегуляционного тонусу і тремтіння м'язів і несократітельного термогенез за рахунок бурої жирової тканини, специфіку-динамічної дії їжі та ін.

Управління теплообміном здійснюється активністю тepморецепторов, інформація від яких надходить в центр терморегуляції гіпоталамуса, керуючий реакціями хімічної і фізичної терморегуляції.

Тривале перебування в умовах високої або низької температури навколишнього середовища призводить до суттєвих змін властивостей організму, підвищують його стійкість до дії відповідних температурних факторів.

Побудова і оновлення тканин тіла, а також покриття енерговитрат організму повинні забезпечуватися адекватним харчуванням. В обміні речовин і енергії розрізняють два процеси: анаболізм і катаболізм. Під анаболизмом розуміють сукупність процесів, спрямованих на побудову структур організму головним чином через синтез складних органічних речовин. Катаболізм - це сукупність процесів розпаду складних органічних речовин з метою вивільнення енергії. В основі анаболізму і катаболізму лежать відповідно процеси асиміляції і дисиміляції, які взаємопов'язані і збалансовані.

Харчові потреби тварин досить однорідні: необхідні речовини для енергообміну (білки, жири, вуглеводи), речовини для побудови складних білкових молекул і клітинних структур (амінокислоти, пурини, ліпіди, вуглеводи), спеціальні каталізатори обміну (вітаміни) і стабілізатори клітинних мембран (антиоксиданти) , неорганічні іони і універсальний біологічний розчинник - вода.

Енергетичну цінність їжі визначають за кількістю теплової енергії, що вивільняється при згорянні 1г харчового речовини (фізіологічна теплота згоряння).

Під раціональним харчуванням розуміють харчування, достатня в кількісному і повноцінне в якісному відношенні. Основа раціонального харчування - збалансованість, т. Е. Оптимальне співвідношення споживаної їжі. Збалансоване харчування має включати білки, жири і вуглеводи в масової пропорції, приблизно 1: 1: 4. У якісному відношенні їжа повинна бути повноцінною, тобто. Е. Утримувати білки (що включають незамінні амінокислоти), незамінні жирні кислоти (так званий вітамін F), вітаміни, в більшості входять до складу каталізують систем, і велику групу вітаміноподібна речовин, неорганічних елементів і воду .

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1) Мак-Мюрей В. Обмін речовин у людини. М., 1980.

2) Нортон А., Едхолм О. Людина в умовах холоду. М., 1957.

3) Загальний курс фізіології людини і тварин / під ред А. Д. Ноздрачева. М., 1991. кн. 2.

4) Основи фізіології / за ред. П. Стерки. М., 1984.

5) Слонім А. Д. Еволюція терморегуляції. Л., 1986.

6) Фізіологія терморегуляції: Керівництво по фізіології / під ред.К. П. Іванова. Л., 1984.

7) Фізіологія людини / під ред. Н.А.Агаджаняна, В.І.Ціркіна. СПб., 1998..

8) Фізіологія людини / під ред. Р. Шмідта, Г. Тевса. М., 1986. Т. 4.

Механізми тепловіддачі організму в умовах холоду і тепла "\u003e

Механізми тепловіддачі організму в умовах холоду і тепла: а) перерозподіл крові між судинами внутрішніх органів і судинами поверхні шкіри; б) перерозподіл крові в судинах шкіри.

Фізична терморегуляція з'явилася на більш пізніх етапах еволюції. Її механізми не зачіпають процесів клітинного обміну. Механізми фізичної терморегуляції включаються рефлекторно і мають як будь-який рефлекторний механізм три основних компоненти. По-перше, це рецептори, що сприймають зміну температури всередині організму або навколишнього середовища. Друга ланка - це центр терморегуляції. Третя ланка - ефектори, які змінюють процеси тепловіддачі, зберігаючи температуру тіла на постійному рівні. В організмі, крім потових залоз, немає власних ефекторів рефлекторного механізму фізичної терморегуляції.

Значення фізичної терморегуляції

Фізична терморегуляція - це регуляція тепловіддачі. Її механізми забезпечують підтримку температури тіла на постійному рівні як в умовах, коли організму загрожує перегрів, так і при охолодженні.

Фізична терморегуляція здійснюється шляхом змін віддачі тепла організмом. Особливо важливе значення вона набуває в підтримці сталості температури тіла під час перебування організму в умовах підвищеної температури навколишнього середовища.

Тепловіддача здійснюється шляхом тепловипромінювання (радіаційна тепловіддача), конвекції, т. Е. Руху і перемішування нагрівається тілом повітря, теплопроведения, тобто віддачі тепла речовиною, що стикаються з поверхнею тіла. Характер віддачі тепла тілом змінюється в залежності від інтенсивності обміну речовин.

Втрати тепла перешкоджає той шар нерухомого повітря, який знаходиться між одягом і шкірою, так як повітря поганий провідник тепла. Значною мірою перешкоджає тепловіддачі шар підшкірної жирової клітковини у зв'язку з малою теплопровідністю жиру.

регуляція температури

Температура шкіри, а отже інтенсивність тепловипромінювання і теплопроведения можуть змінюватися в гарячих або холодних умовах зовнішнього середовища в результаті перерозподілу крові в судинах і при зміні обсягу циркулюючої крові.

На холоді кровоносні судини шкіри, головним чином артеріоли, звужуються; більшу кількість крові надходить в судини черевної порожнини і тим самим обмежується тепловіддача. Поверхневі шари шкіри, отримуючи менше теплої крові, випромінюють менше тепла, тому тепловіддача зменшується. Крім того, при сильному охолодженні шкіри відбувається відкриття артеріовенозних анастомозів, що зменшує кількість крові, що надходить в капіляри, і тим самим перешкоджає тепловіддачі.

Перерозподіл крові, що відбувається на холоді, - зменшення кількості крові, що циркулює через поверхневі судини, і збільшення кількості крові, що проходить через судини внутрішніх органів, - сприяє збереженню тепла у внутрішніх органах, температура яких підтримується на постійному рівні.

При підвищенні температури навколишнього середовища судини шкіри розширюються, кількість циркулюючої в них крові збільшується. Зростає також об'єм циркулюючої крові у всьому організмі внаслідок переходу води з тканин в судини, а також тому, що селезінка та інші кров'яні депо викидають в загальний кровотік додаткову кількість крові. Збільшення кількості крові, що циркулює через судини поверхні тіла, сприяє тепловіддачі за допомогою радіації і конвекції. Для збереження сталості температури тіла при високих температурах навколишнього середовища має значення і потовиділення, що відбувається за рахунок тепловіддачі в процесі випаровування води.

Терморегуляція пов'язана з механізмами регуляції рівня теплопродукції (хімічна регуляція) і тепловіддачі (фізична регуляція). Баланс теплопродукції і тепловіддачі контролюється гіпоталамусом, інтегруючим сенсорні, вегетативні, емоційні і моторні компоненти адаптивного поведінки.

Сприйняття температури здійснюється рецепторними утвореннями поверхні тіла (шкірними рецепторами) і глибинними температурними рецепторами в дихальних шляхах, судинах, внутрішніх органах, в міжм'язової нервових сплетеннях ШКТ. За аферентним нервах імпульси від цих рецепторів надходять до центру терморегуляції в гіпоталамусі. Він активує різні механізми, що забезпечують або теплопродукцию, або тепловіддачу. Механізм зворотного зв'язку за участю нервової системи і кровотік змінюють чутливість температурних рецепторів (рис. 15.4, 15.5). Термочутливі освіти розташовані також в різних областях ЦНС - в моторній корі, в гіпоталамусі, в області стовбура мозку (ретикулярної формації, довгастомумозку) і спинному мозку.

В гіпоталамусі, який іноді називають «термостатом організму», існує не тільки центр, що інтегрує різні сенсорні імпульси, пов'язані з інформацією про теп-

Мал. 15.4.

ловом балансі організму, але і центр регуляції рухових реакцій, які контролюють зміни температурного режиму. Після порушення функцій гіпоталамуса здатність до регуляції температури тіла втрачається.

З переднім гіпоталамусом пов'язаний контроль регуляції тепловіддачі для запобігання перегрівання - його нейрони чутливі до температури крові, що протікає. При порушенні роботи цього центру зберігається контроль за температурою тіла в холодному середовищі, але в спеку він відсутній і температура тіла значно підвищується.

Інший центр терморегуляції, розташований в задньому гіпоталамусі, контролює величину теплопродукції

Мал. 15.5. Участь нервової системи в терморегуляції і тим самим запобігає зайве охолодження. Порушення роботи цього центру знижує здатність до посилення енергетичного обміну в холодному середовищі, і температура тіла падає.

Передача тепла з внутрішніх областей тіла до кінцівок в результаті зміни обсягу кровотоку є важливим засобом регулювання тепловіддачі через вазомоторні реакції. Кінцівки витримують набагато більший діапазон температур, ніж внутрішні області тіла, і утворюють прекрасні температурні «віддушини», тобто місця, які можуть забезпечити втрату великих або менших кількостей тепла в залежності від припливу тепла з внутрішніх областей тіла через кровотік.

Терморегуляція пов'язана з симпатичної нервової системою (див. Рис. 15.5). Нею регулюється тонус судин; в результаті приплив крові до шкірних покривів змінюється (див. гл. 4). Розширення підшкірних судин супроводжується уповільненням кровотоку в них і посиленням тепловіддачі (рис. 15.6). При сильній спеці різко збільшується приплив крові до шкіри кінцівок, і надлишок тепла розсіюється. Близькість вен до шкірної поверхні збільшує охолодження крові, яка повертається до внутрішніх областей тіла.

При охолодженні судини звужуються, знижується приплив крові на периферію. У людини в міру проходження крові по великих судинах рук і йог її температура падає. Охолоджена венозна кров, повертаючись всередину тіла по судинах, розташованим поблизу артерій, захоплює велику

Мал. 15.6. Реакція поверхневих судин шкіри на холод - звуження (А) і спеку - розширення (Б)

частку тепла, що віддається артеріальною кровио. Така система називається протитечійним теплообміном. Вона сприяє поверненню великої кількості тепла до внутрішнім областям тіла після проходження крові через кінцівки. Сумарний ефект такої системи - зниження тепловіддачі. При температурі повітря, близької до нуля, така система не вигідна, так як в результаті інтенсивного теплообміну між артеріальною і венозною кров'ю температура пальців на руках і на ногах може значно знизитися, що може стати причиною обмороження.

Основне джерело теплопродукції пов'язаний з м'язовими скороченнями, які знаходяться під довільним контролем. Іншим видом посилення теплопродукції в організмі може бути м'язове тремтіння - реакція на холод. Невелике рух м'язів при тремтіння підвищує ефективність теплопродукції. При тремтіння ритмічно і одночасно з великою частотою скорочуються згиначі і розгиначі кінцівок і жувальні м'язи. Частота і сила скорочення можуть варіювати. Тремтіння генерується тільки в тому випадку, якщо зазначені м'язи не залучені в інший вид діяльності. Вона може бути подолана довільної м'язової роботою. Довільні рухи, наприклад ходьба, пов'язані з м'язовим скороченням, яке долає тремтіння. І тремтіння, і ходьба супроводжуються утворенням тепла. Нейрони заднього гіпоталамуса впливають на частоту і силу м'язових скорочень при тремтіння. До цього центру надходять імпульси від центру терморегуляції в передньому гіпоталамусі і від рецепторів м'язів. Імпульси від головного мозку надходять до всіх рівнів спинного мозку, де виникають ритмічні сигнали, що викликають в м'язах тремтіння.

Крім того, теплова енергія утворюється при розщепленні жирів, запасених в жировій тканині. Найбільш ефективний в цьому сенсі бурий жир, розташований у новонароджених дітей між лопатками і за грудиною. Протягом декількох днів після народження теплопродукція, яку забезпечують клітини бурого жиру, - головна реакція на холод. Пізніше у дітей такою реакцією стає тремтіння. Бурий жир у великих кількостях зустрічається у тварин, яким властива зимова сплячка. Розщеплення жиру з білої жирової тканини менш ефективно. Білий жир сприяє не утворення, а збереженню тепла.